Finne Mars’ atmosfære – Å forstå fortidige hendelser er nøkkelen til å realisere kolonisering

Romforskning er en trillion-dollar mulighet. Ifølge McKinsey-estimater, vil den globale romøkonomien være $1.8 trillion by 2035 (justert for inflasjon), opp fra $630 billion i 2023. 

En av høydepunktene som driver investorer til å hoppe på romutforskningsbølgen er koloniseringen av Mars. Økningen i vitenskapelig kunnskap og data om Mars og dens oppførsel har ført til flere studier fokusert på potensiell konstruksjon på Mars. Men før vi dykker dypere inn i den nyeste forskningen om forståelse av Mars, la oss ha en kort oversikt over hvordan Mars-oppdraget har utviklet seg over tid. 

En kort historie om viktige oppdrag til Mars

Mer enn fem tiår siden, i 1965, ankom NASA’s Mariner 4 Mars og sendte 21 bilder av planeten tilbake til jorden. Seks år senere, i 1971, gjennomførte Sovjetunionens Mars 3-lander en myk landing på Mars. I samme år oppdaget NASA’s Mariner 9 vulkaner og Valles Marineris, og mens den tok tusenvis av bilder, sendte den dem tilbake fra Mars’ bane.

Source: NASA

I 1976 ankom Viking 1 og Viking 2 Mars og sendte sine landere til overflaten. Mens hvert romfartøy kunne trygt returnere år med data, kunne de ikke bevise eksistensen av mikroorganismer på Mars. 

Etter 1976 tok det over to tiår å oppnå et betydelig gjennombrudd i Mars-oppdraget. Det var i 1997 at NASA’s Pathfinder-lander og Sojourner-roveren ankom Mars’ overflate. 

Source: Research Gate

I 2001 startet NASA’s Mars Odyssey. Så langt har den vært ett av de mest betydningsfulle satsingene på Mars, med mer enn to tiår med overføring av data fra den røde planeten til jorden. 

Reiser til Mars har ikke vært begrenset til USAs innsats. Mange andre land har sluttet seg til i de påfølgende årene. For eksempel, i 2014 ankom Indias Orbiter-oppdrag Mars. I 2021 ankom De Forente Arabiske Emiraters første interplanetariske oppdrag, Hope Orbiter, Mars. I 2021 kom Kinas Tianwen-1-oppdrag i bane. Tre måneder senere lyktes Kina med å sette landeren og roveren i drift. 

Per i dag er en rekke land og selskaper sterkt engasjert i sine respektive oppdrag for å lære mer om Mars. Ansette forskningsinstitusjoner gjør også sitt beste. Ett slikt oppdrag er initiert av MIT, hvis siste studie viser at Mars’ manglende atmosfære kanskje ikke er ‘forsvunnet’. Den kan skjules i åpenbare. 

Klikk her for å lære hvordan rommat vil gjøre det mulig å mate menneskehetens neste bølge av pionerer.

Mysteriet bak den ‘manglende atmosfæren’ på Mars

For å snakke i strengt vitenskapelige termer, studien, publisert av Joshua Murray og Oliver Jagoutz, kvantifiserte effektene av ultramafisk endring på karbonkretsløpet på tidlig Mars.

De beregnet kapasiteten til leirer fra Noachian-epoken til å lagre organisk karbon. Deres beregninger, den numeriske delen av hvilke vi vil se senere, kan hjelpe med å beregne volumet av reservoaret som ville bli brukt som energikilde for langsiktige oppdrag. Resultatene av studien illustrerte også kontrollen av vann-stein-reaksjoner på den atmosfæriske utviklingen av planeter. 

Selv om alt dette kan høres for vitenskapelig ut for den vanlige mann å forstå, var det det forskerne foreslo gjennom sin studie at en stor del av Mars’ manglende atmosfære kan være låst i planetens leirdekkede skorpe. Videre utdypet de opprinnelsen til fenomenet, og fremhevet muligheten for at vann, mens det fortsatt var tilstede på planeten, sildret gjennom visse bergarter og startet en langsom kjede av reaksjoner som gradvis trakk karbondioksid ut av atmosfæren og konverterte det til metan. 

Metan var karbonformen som kunne lagres i evigheter på planetens leiroverflate. Det mest nyttige resultatet av denne forskningen for det vitenskapelige fellesskapet som er interessert i Mars, var muligheten for at dette lagrede martinske karbonet kan bli hentet tilbake og konvertert til drivstoff for fremtidige oppdrag mellom Mars og Jorden.

Ifølge studiens forfatter Oliver Jagoutz, professor i geologi ved MITs avdeling for jord-, atmosfære- og planetvitenskap (EAPS):

“Dette metanet kan fortsatt være til stede og kanskje til og med brukes som en energikilde på Mars i fremtiden.”

Viktigheten av å kjenne planetens historie

Selv om forskningen og dens funn har stort potensial for vår fremtid, kunne gjennombruddet ikke ha blitt oppnådd av forskerne dersom de ikke hadde studert planetens historie og sammensetning. 

Innsatsen for å avdekke denne historien førte til flere avgjørende innsikter. For eksempel antydet noen fjernmålinger av Mars’ overflate at minst en del av planetens skorpe inneholdt ultramafiske magmatiske bergarter. Prosessen med å danne disse bergartene var lik den som førte til produksjon av leirskifer på Jorden. 

Smektitt – en type overflateskifermineral – er kjent for å være en svært effektiv fangst for karbon. Et enkelt smektittkorn har en mengde folder hvor karbon kan ligge uberørt i milliarder av år.

Effektene av ultramafisk endring på Mars var lignende. Leirene fra Noachian-epoken som dannet seg på grunn av denne endringen kunne lagre organisk karbon. Opptil 1,7 bar CO2 kunne plausibelt absorberes på leiroverflater. Kombinasjon av abiotisk metanogenese med de beste estimatene av Mars’ δ13C-historie førte forskerne til å forutsi et reservoar på 0,6 til 1,3 bar CO2-ekvivalent. 

Forskerne gravde dypere i dette fenomenet med ultramafiske bergarter. De undersøkte muligheten for at vann reagerer med Mars’ dype ultramafiske bergarter på en måte som ville produsere leirer som dekker overflaten i dag. Deres forskning førte dem til å tro at bergarten var rik på mineralet olivin.

De undersøkte videre utsiktene og potensialet til disse olivinrike bergartene for å lagre karbon, noe som fikk dem til å hevde muligheten for at olivin reagerer med vann som sildrer gjennom skorpen. Olivin – som er et mineral rikt på en redusert form av jern – kunne ha bundet seg til oksygenet i vannet, frigjort hydrogen som resultat og dannet det røde oksiderte jernet, som gir planeten sin farge.

Til slutt ville det frie hydrogenet fra vannet ha kombinert med karbondioksid i vannet for å danne metan. 

Arbeidet, delvis støttet av National Science Foundation, kan bli en spillveksler ettersom forskerne involvert kom med flere betydelige påstander. 

“På dette tidspunktet i Mars’ historie tror vi CO2 er overalt, i hver krok og krik, og vann som perkolerer gjennom steinene er også fullt av CO2.”

– Joshua Murray

Ved å utdype betydningen av forskningen, Bruce Jakosky, professor emeritus i geologi ved University of Colorado og hovedforsker på Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)-oppdraget, som har gått i bane og studert Mars’ øvre atmosfære siden 2014, sa følgende:

“Murray og Jagoutz undersøker den kjemiske interaksjonen mellom bergarter og atmosfæren som en måte å fjerne CO2 på. På den høye enden av våre estimater av hvor mye forvitring som har skjedd, kan dette være en viktig prosess for å fjerne CO2 fra Mars’ tidlige atmosfære.”

For å oppsummere, gravde forskningen i historien til den røde planeten for å forstå hvor CO2 forsvant fra en tidlig, tykkere atmosfære. Spørsmålet er uten tvil grunnleggende for å forstå Mars’ atmosfære, klima og mikrobenes beboelighet. 

Bortsett fra forskningsinstitusjonene finnes det selskaper som er interessert i å utforske Mars. Et slikt selskap er SpaceX (SPCX ). 

#1. SpaceX

Mars-misjonen til SpaceX arbeider med visjonen om å bane veien for å gjøre menneskeheten flerplanetarisk. Elon Musk, den velkjente grunnleggeren av SpaceX, en globalt diskutert skikkelse innen romforskning og mer, er enormt ambisiøs med selskapets Mars-oppdrag. 

“Du vil våkne om morgenen og tenke at fremtiden kommer til å bli fantastisk – og det er det å være en romfarts-sivilisasjon handler om. Det handler om å tro på fremtiden og tenke at fremtiden vil bli bedre enn fortiden. Og jeg kan ikke tenke på noe mer spennende enn å dra dit ute og være blant stjernene.”

– Musk, mens han skisserer sin visjon

SpaceX Mars-løsning: Starship 

Starship er SpaceX’s romfartøy og Super Heavy rakett kombinert. Kombinasjonen fungerer som et fullt gjenbrukbart transportsystem designet for å frakte både mannskap og last til jordens bane, Månen, Mars og videre. Den har oppnådd ryktet som verdens kraftigste oppskytningskjøretøy noensinne utviklet, i stand til å bære opptil 150 metriske tonn fullt gjenbrukbare og 250 metriske tonn engangs.

SpaceX-ansvarlige hevder at det tar seks måneder å nå Mars og vil gå inn i Mars’ atmosfære med 7,5 kilometer per sekund. Det vil bremse aerodynamisk. Det er i stand til på-orbit påfylling, noe som gjør det mulig å transportere opptil 100 tonn til Mars.

Med høy gjenbruksevne innebygd, har tankskipet potensial til å senke kostnadene for oppdraget, da hovedkostnaden kun vil være for oksygen og metan, en lavkostnadsaffære samlet sett. 

Grunnen til at SpaceX er interessert i Mars er flerfasettert. Selskapet ser Mars som en av Jordens nærmeste beboelige naboer med god sollys. Selv om de anerkjenner planetens kulde, er de sikre på at den kan varmes opp. 

Imidlertid, ifølge Musks innrømmelse, forblir oppdraget til Mars en kostbar affære. Ifølge hans egen X-post fra den tidlige delen av denne måneden:

“Det koster for øyeblikket omtrent en milliard dollar per tonnyttig nyttelast til Mars’ overflate. Det må forbedres til 100 000 dollar per tonn for å bygge en selvforsynt by der, så teknologien må være 10 000 ganger bedre. Ekstremt vanskelig, men ikke umulig.”

SpaceX samarbeider med NASA. 26. september 2024, NASA inviterte publikum til å delta som virtuelle gjester i oppskytingen av byråets SpaceX Crew-9-oppdrag, da NASA-astronauten Nick Hague, kommandør, og Roscosmos-kosmonauten Aleksandr Gorbunov, oppdragsspesialist, skulle legge ut på en flytur ombord i et SpaceX Dragon-romfartøy, med oppskyting tidligst 13:17 EDT på lørdag 28. september fra Space Launch Complex-40 ved Cape Canaveral Space Force Station i Florida.

SpaceX blir sett på som et av de mest kritiske og hemmelige private selskapene der ute som vokste fra en ikke-lønnsom $2 billion in revenue to, reportedly, $9 billion for 2023 med et forventet $15 billion i 2024 og $3 billion i fortjeneste.

#2. Blue Origin

Et annet selskap som er kjent for å operere i samme marked som SpaceX er Jeff Bezos’ Blue Origin. Det arbeider med oppdraget ‘å bygge en vei til rommet slik at våre barn kan bygge fremtiden.’

Grunnlagt med en visjon om å gjøre det mulig for millioner av mennesker å leve og arbeide i rommet til fordel for Jorden, ser Blue Origin for seg en fremtid hvor menneskeheten kan utnytte de grenseløse ressursene i rommet og flytte de skadelige industriene utenfor vår planet for å bevare Jorden—vår blå opprinnelse.  

Selskapet har sin visjon delt opp i oppnåelige oppdragskomponenter som inkluderer økt tilgang til rommet gjennom gjenbrukbare raketter, og ønsker å utvikle romfartøy for fremtiden som kun vil være gjenbrukbare oppskytningskjøretøy og romsystemer som er trygge, kostnadseffektive, og tjener behovene til alle sivile, kommersielle og forsvarsrelaterte kunder.

Selskapet har testet sin New Shepard-raket og sine redundante sikkerhetssystemer siden 2012. Det har gjennomført 22 vellykkede påfølgende oppdrag så langt, inkludert tre vellykkede rømningsprøver. Selskapet mener at operasjonell gjenbruk er den eneste måten å senke kostnadene for tilgang til rommet på, og både deres løsninger – New Shepard og New Glenn – har blitt designet med gjenbruk i tankene fra starten av.

Det er relevant å nevne her at NASA’s Launch Services Program (LSP) tildelte New Glenn ESCAPADE-kontrakten (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers), en del av NASA Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx)-programmet, et dobbelt romfartøyoppdrag for å studere Mars’ magnetosfære.

Ifølge de siste tilgjengelige rapportene har Blue Origin samlet inn $596.4M over 8 runder så langt, med den siste finansieringsrunden som en tilskudd – VII på $34.7M 25. juli 2023.

Avsluttende tanker

Det er uten tvil at verdens mest visjonære forretningsledere utforsker Mars. Samtidig er de beste forskningsinstitusjonene og rombyråene fra mange land også involvert. Målet er å etablere en sikker, kostnadseffektiv rute til Mars.

Imidlertid er hver av interessentene godt klar over at suksess avhenger av en effektiv forståelse av tidligere hendelser som har skjedd på planeten. Ifølge NASA’s offisielle innrømmelse, har byrået gjennom årene ‘engasjert seg i en systematisk innsats for å fastslå Mars’ tidlige historie og hvordan den kan hjelpe oss med å forstå dannelsen og utviklingen av beboelige verdener, inkludert Jorden.’

Imidlertid vil slike innsats kreve flere ressurser, både økonomiske og intellektuelle. For eksempel vil Sample Return Programme, lansert av NASA, som søker innovative design for å returnere verdifulle prøver fra Mars til Jorden, bli ett av de mest komplekse oppdragene NASA noen gang har gjennomført. Det har et budsjett på 11 milliarder dollar.

Ifølge NASA-administrator Bill Nelson:

“Å trygt lande og samle inn prøvene, skyte opp en rakett med prøver fra en annen planet – noe som aldri har blitt gjort før – og trygt transportere prøvene mer enn 33 millioner mil tilbake til Jorden er ingen liten oppgave. Vi må tenke utenfor boksen for å finne en vei fremover som både er rimelig og returnerer prøvene innen rimelig tid.”

Med alle disse gigantiske oppdragene i gang, må man også huske at tildeling av midler til foreløpige romprogrammer også kan bety en ressursknapphet i arbeidet med å gjøre vår planet Jorden bærekraftig. En balanse må oppnås hvor romoppdrag gir fordeler for Jorden og dens innbyggere, den menneskelige sivilisasjonen, dyrekongedømmet og den rike naturen vi lever i. 

Klikk her for å lære hvordan tegn på liv på Mars og Venus vil omskrive vårt syn på universet.